高粱秸稈還田配施腐熟劑對秸稈腐解、小麥產量及土壤肥力的影響

中圖分類號：S512.106 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2025）11-0255-06

秸稈作為農業生產的重要產物，是重要的農田碳源與生物資源，秸稈富含N、P、K等植物生長需要的多種礦物質元素，腐解還田后能夠釋放大量養分，是減肥增效的重要舉措[1-3]。隨著我國大力倡導秸稈資源化利用，秸稈粉碎還田逐漸成為秸稈資源化利用的一種重要方式[4-5]。但在旱地秋播種植中，受溫度與濕度的影響，秸稈自然腐解較慢，長期秸稈還田，造成耕層土孔隙度增大，出現吊苗死苗現象[。另外，秸稈自身攜帶病菌和蟲卵，直接粉碎還田，將一些有害病菌及蟲卵帶入土壤，會大大增加病害蟲害的發生概率[7-8]。腐熟劑是一種含有多種有益微生物，能有效分解秸稈等有機物的生物制劑。秸稈粉碎還田后施用腐熟劑能夠加快秸稈腐解速率，促進養分釋放，培肥土壤，在土壤中形成有益微生物群落，抑制病菌，刺激作物生長，增強植物抗逆性，改善作物品質，實現農業綠色可持續發展[9-10]。Li等認為，在小麥一玉米輪作試驗中，對小麥秸稈施用腐熟劑能夠加快小麥秸稈的腐解速率，增加土壤養分供給量，提高玉米產量[11]。樊海丹等認為，長期水旱輪作模式下施用秸稈腐熟劑能夠改善土壤微環境，提高土壤活性養分含量，促進養分循環[12]。于宗波等認為，秸稈腐熟劑能夠促進根系生長，提高酶活性，但不同質地土壤對不同類型腐熟劑響應存在一定差異[13]。可見，秸稈腐熟劑的效果受到土壤質地、種植模式、秸稈種類等多種因素的影響，針對豫南釀酒原料區，在旱旱輪作體系下高梁-小麥種植模式的高粱秸稈還田配施秸稈腐熟劑的效果研究鮮有報道。因此，本研究選取沃寶秸稈專業微生物腐熟劑、牧田人EM菌液、活土君有機物料腐熟劑、米旺農秸稈腐熟劑、好旺農生物菌肥發酵劑等5種類型腐熟劑，探討在豫南地區旱旱輪作模式下的應用效果，以期為秸稈高效還田提高科學理論依據。

1材料與方法

1.1 試驗點概況

2022—2023年在河南省信陽市息縣宏潤農場（32^°15^′N，114^°09^′E） 開展田間試驗，該地位于淮北平原，土壤肥沃，農業設施配套齊全，抗災害能力強，是釀酒產業重要原料生產基地。試驗田土壤為沙壤土，試驗田 0～20cm 耕層土壤 ΔpH 值為7.49，有機質含量為 18.6g/kg ，全氮含量為 0.89g/kg ，堿解氮含量為 71.40mg/kg ，全磷含量為 0.42g/kg ，有效磷含量為 11.13mg/kg ，全鉀含量為 14.63g/kg 速效鉀含量為 81.88mg/kg 。高梁秸稈產量為7800kg/hm² ，莖稈氮含量為 0.512% ，磷含量為0.165% ，鉀含量為 1.825% 。

1.2 試驗材料

供試小麥品種為信麥163，前茬輪作作物為高梁，高梁收獲時將秸稈粉碎至 2～5cm 后均勻撒在地里。為驗證不同類型腐熟劑在高粱秸稈上的應用效果，隨機選用5種不同類型的腐熟劑，分別為沃寶秸稈專業微生物腐熟劑、牧田人EM菌液、活土君有機物料腐熟劑、米旺農秸稈腐熟劑、好旺農生物菌肥發酵劑（表1）。

1.3 試驗設計

本試驗共設計6個處理，分別是不施腐熟劑（CK）、沃寶腐熟劑（WB）、牧田人EM菌液（MTR）、活土君有機物料腐熟劑（HTJ）、米旺農秸稈腐熟劑（MWN）、好旺農生物菌肥發酵劑（HWN），所有處理秸稈均全部粉碎還田。試驗共設置6個大區，每個大區面積為 10m×60m ，每2個大區中間間隔 5m 作為保護行。本試驗于2022年10月14日通過播種機播種，于2023年5月24日完成田間取樣測產工作，小麥播種量為 225kg/hm² ，播種行間距為25cm 。試驗施肥參照當地大田施肥模式，旋耕前每個大區施用洋豐復合肥（ N，P₂O₅?K₂ 含量均為 15% ）600kg/hm² 、尿素（ 46%N ） 150kg/hm² 作基肥，于返青期追施 150kg/hm² 尿素，折合 N，P₂O₅，K₂O 總施用量為 228，90，90kg/hm² 。

腐解率試驗采用尼龍網袋法。取 30g 粉碎的高梁秸稈，按照比例與不同腐熟劑進行混合，添加1g/ 袋尿素，混勻后裝入尼龍網袋（300目），封口后水平埋入深 15cm 土層中，并澆灌泥水，試驗設置處理與大田試驗一致，每個處理重復12次，分別于30、60、90、120d采取破壞性取樣，分別取3個重復。取樣后抖落泥土，然后放入檔案袋進行烘干、稱重，記錄秸稈殘留量。

1.4樣品采集與分析

在收獲期每個大區均等選取3點，選取長勢均勻位置，套圈測產，并采集小麥地上部植株。將小麥分為籽粒和秸稈兩部分，清洗自然風干后分別稱重，粉碎過篩，做好標記，裝袋保存，留待后續測定。

1.5計算公式與統計方法

（1）根據不同腐解時間的秸稈殘留量和養分含量計算各腐解階段的秸稈腐解速率、秸稈殘留量、秸稈累積腐解率[14]：

秸稈腐解速率 （%/d）= （腐解前秸稈重-腐解Φ_t d秸稈重）/試驗前秸稈重 ×100% ÷腐解時間 χ_t

秸稈累積腐解率 Σ=Σ （腐解前秸稈重-腐解 χ_t d秸稈重）腐解前秸稈重 ×100% 。

（2）小麥氮/磷/鉀積累量 （kg/hm²）= 小麥莖稈/籽粒重 × 小麥莖稈/籽粒氮含量 ÷1 000 。

（3）收獲指數 （HI，g/g） ） Σ=Σ 單株產量（g）/單株生物量（g）。

（4）腐熟劑貢獻率 Σ=Σ （施用腐熟劑的小麥產量-不施腐熟劑小麥產量）/施用腐熟劑的小麥產量 × 100% 。

田間試驗數據采用MicrosoftExcel2013、GraphPadPrism5.0進行處理分析，并進行繪圖及制表，利用SPSS18進行顯著性分析，并通過Duncan's多重比較驗證0.05水平上的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1施用腐熟劑對高梁秸稈的腐解特征

不同腐熟劑對高粱秸稈的腐解速率、秸稈殘留量、累計腐解率變化趨勢見圖1。秸稈腐解率變化趨勢為先增加后降低，最后趨于平穩，腐解分為腐解快速上升期（0＼～20d）、快速腐解期 （20～30d）

腐解快速下降期（ 30～60d ）、腐解平穩期（ 60d 以后）。在腐解快速上升期，不同處理對高粱秸稈腐解率為 21.34%～30.91% ，秸稈殘留量為 20.73～ 23.60g ，平均腐解速率為 0.77～1.43%/d ；在快速腐解期，不同處理對高粱秸稈腐解率為 10.90% ＼～14.04% ，秸稈殘留量為 16.51～20.33g 平均腐解速率為 1.07～1.50%/d ；在腐解快速下降期，不同處理對高梁秸稈腐解率為 9.64%～14.98% ，秸稈殘留量為 13.62～15.83g ，平均腐解速率為 0.79～ 0.91%/d ;在腐解平穩期，不同處理對高梁秸稈累計腐解率為 5.74%～10.00% ，秸稈殘留量為 10.62～ _14.11g ，平均腐解速率僅為 0.44～0.54%/d 1。經過120d 的腐解，不同處理秸稈最終腐解率為 53.0% ＼～64.6% ，施用腐熟劑處理較CK增幅為 7.82% ＼～21.96% ，且WB處理增幅最高。

2.2施用腐熟劑對小麥產量的影響

由表2可知，不同處理小麥產量在8405.04～9073.44kg/hm² 之間，與CK相比，施用腐熟劑處理均能不同程度提升小麥產量，提升幅度在 0.42% ～7.75% ，除MWN處理外，其他處理增幅均達到顯著水平。不同腐熟劑處理下小麥產量也存在較大差異，其中WB處理較其他施用腐熟劑處理小麥增產均達到顯著水平，增幅為 2.74%～7.50% ，具體表現為WBgt;HWNgt;MTRgt;HTJgt;MWN 。小麥莖葉干物質積累量在 6441～6942kg/hm² 之間，不同處理差異較小。不同處理小麥收獲指數HI在 0.55～0.58 之間，除MWN處理外，施用腐熟劑處理均能明顯提高小麥收獲指數，其中WB處理收獲指數最高。由腐熟劑貢獻率可知，不同腐熟劑對小麥產量貢獻率存在較大差異，其中WB處理貢獻率較大，達到 7.34% 。

2.3施用腐熟劑對小麥籽粒養分積累的影響與CK相比，施用腐熟劑對小麥氮、磷、鉀養分積累量均有所提高，且氮、鉀養分積累量達到顯著水平（圖2）。由圖2-a可知，不同腐熟劑對小麥籽粒氮積累量存在一定差異，與CK相比，施用腐熟劑處理會顯著增加小麥籽粒氮積累量，增幅為 10.2% ～18.6% ，具體表現為 WBgt;MTRgt;HTJgt;MWNgt; HWNgt;CK ；不同處理小麥籽粒磷積累量見圖2-b，與CK相比，除MWN處理外，其他施用腐熟劑處理小麥籽粒磷積累量均顯著增加，但施用腐熟劑處理籽粒磷積累量差異均不顯著。小麥籽粒鉀累積量差異見圖2-c，與CK相比，施用腐熟劑處理均會顯著增加小麥籽粒鉀的積累量，增幅為 18.7% ～

44.2% ，具體表現為 WBgt;MTRgt;HTJgt;MWNgt; HWNgt;CK ，且WB處理籽粒鉀積累量顯著高于其他施用腐熟劑處理，增幅為 12.6%～21.5% 。

2.4施用腐熟劑對小麥莖葉養分積累的影響

由圖3可知，不同處理小麥莖葉氮、磷、鉀養分積累量分別為 38.6～48.8.4.6～6.0.91.4～ 122.1kg/hm² 。由圖3-a可知，不同處理小麥莖葉氮積累量具體表現為 MWNgt;CKgt;MTRgt;WBgt; HWNgt;HTJ ，除MWN處理外，施用腐熟劑處理莖葉氮積累量均小于CK，且HTJ、HWN處理達到顯著水平。由圖3-b可知，施用腐熟劑對小麥莖葉磷積累量的影響較小。由圖3-c可知，施用腐熟劑能夠顯著增加小麥莖葉中鉀的積累量，增幅為 14.2% ～33.7% ，具體表現為 WBgt;HWNgt;MTRgt;HTJgt; MWNgt;CK ，施用腐熟劑處理中，WB處理莖葉中鉀養分積累量顯著高于HTJ、MWN處理，增幅為14.4%～17.0% 。

2.5施用腐熟劑對耕層土壤有機質及速效養分含 量的影響

小麥收獲期不同處理對耕層土有機質含量的影響見表3。與CK相比，施用腐熟劑能夠顯著增加耕層土壤的有機質含量，增幅為 9.82%～20.28% ，不同處理土壤有機質含量表現為 MWNgt;HWNgt; HTJgt;MTRgt;WBgt;CK， 。由不同處理土壤速效養分含量可知，施用腐熟劑均能夠不同程度增加土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量。與CK相比，施用腐熟劑處理土壤堿解氮含量均有所增加，增幅為 6.30% ～23.03% ，其中MWN、HWN、HTJ、MTR達到顯著水平；與CK相比，施用腐熟劑處理土壤速效磷含量均有所增加，增幅為 8.20%～24.00% ，其中HWN增幅最大；與CK相比，施用腐熟劑處理能夠顯著增加土壤速效鉀含量，增幅為 13.03%～21.83% ，具體表現為 WBgt;HTJgt;MTRgt;HWNgt;MWNgt;CK 0

3討論

3.1配施腐熟劑對高梁秸稈腐解特征及小麥產量的影響

腐熟劑作為秸稈還田快速腐解的重要手段，通過利用多種有益微生物共同作用實現秸稈快速腐熟，加快秸稈養分釋放，提高土壤養分，促進作物生長[15-16]。不同處理高粱秸稈腐解過程均表現為腐解快速上升期 （0～20d） 快速腐解期 （21～30d） 1腐解快速下降期 （31～60d） 、腐解平穩期（60d以后）4個過程，本研究結果與王娜等的研究結果整體一致[17-18]，并針對 0～30d 腐解期特征進行細化。腐解快速上升期 （0～20d） 一方面因為高梁秸稈富含部分易分解的有機物質，粉碎翻壓后能夠快速腐解釋放到土壤中，另一方面高梁秸稈還田后為微生物提供大量可食用碳源及小麥基肥的施用會形成合適的碳氮比，外加高粱秸稈于10月上旬粉碎還田，溫度適中，適宜微生物生長，微生物大量繁殖，新陳代謝速率加快，高粱秸稈腐解速率得到提升。快速腐解期 （21～30d） ，隨著微生物生長達到一定峰值并穩定生長，高粱秸稈腐解保持在快速腐解期。腐解快速下降期 （31～60d） ，高粱秸稈腐解速率快速下降，隨著高粱秸稈易分解部分逐漸被腐化，分解難度較大的木質素、纖維素等有機物占比逐漸增大，加上外界溫度逐漸降低，土壤微生物活性降低，造成高粱秸稈腐解速率逐漸下降，這與張志毅等的研究結果[19]基本一致。腐解平穩期（60 d以后），高粱秸稈腐解速率較慢且基本處于平穩期，高梁秸稈殘留量逐漸穩定，表明高粱秸稈可利用碳源基本消耗完全。作物秸稈還田后腐熟劑均可以提高高梁秸稈腐解速率，但不同腐熟劑之間存在一定差異，這與薛穎昊等的研究結果[20]一致。腐熟劑富含多種有益微生物，促進微生物繁殖形成有益群體，微生物新陳代謝加快，進而促進秸稈快速腐解，但不同腐熟劑富含微生物種類、數量及制作工藝均存在一定差異，且腐熟劑腐解受作物種類、外界溫度等多種因素控制。

3.2配施腐熟劑對小麥產量及地上部養分積累的影響

成熟期，作物產量是耕地質量評價的重要指標，也是檢驗腐熟劑效果最直觀的指標之一。眾多研究結果表明，在稻麥輪作、玉米小麥輪作等種植模式下，與不施腐熟劑處理相比，秸稈還田配施腐熟劑對輪作作物產量均有不同幅度的提升[21-23] 。本研究以高梁一小麥輪作為研究主體，結果進一步驗證了前人的研究結果，施用腐熟劑能夠提高小麥產量，加快秸稈腐解速度，促進養分快速釋放及小麥生長，大量微生物的活動可以活化土壤養分，促進養分的吸收利用及轉移，有效提高小麥籽粒的收獲指數[24] 。

小麥地上部養分積累量能夠準確反映小麥對土壤養分的吸收利用，與耕層土壤活性氮磷鉀養分含量緊密相關，配施腐熟劑能夠加快高粱秸稈腐解，促進養分釋放還田，增加秸稈腐解度，讓養分還田利用達到最大化[25]。與CK相比，施用腐熟劑會顯著提高小麥籽粒氮、磷、鉀的養分積累量，以及小麥莖稈氮、鉀的養分積累量，但部分處理對小麥秸稈磷的養分積累量增加幅度不顯著。一方面腐熟劑的施用可以將高梁秸稈快速腐熟，并將秸稈中的養分歸還給土壤供作物吸收利用，促進小麥對土壤養分的吸收[26]；另一方面秸稈氮、鉀養分含量較豐富，磷養分含量低（圖2），腐解還田后能有效提高土壤氮、鉀養分含量，對土壤磷養分影響較小，而部分腐熟劑能夠活化土壤中的磷，從而提高土壤速效磷養分含量，增加小麥對磷的吸收、轉移及利用，從而出現小麥莖稈磷養分積累量存在一定差異的現象。

3.3配施腐熟劑對耕層土壤有機質及速效養分的影響

秸稈富含豐富的碳源及植物生長所需的氮磷鉀及微量元素，高梁秸稈還田后經微生物作用腐解后，可以有效增加土壤有機質，釋放氮磷鉀等小麥生長所需的速效養分，有效補充土壤活性養分，促進小麥生長，達到減肥增效的目的[27-28]。郭振威等通過長期秸稈還田的定位試驗發現，秸稈長期還田后會顯著提高土壤有機質、全氮、全鉀的養分含量，并能夠增加土壤耕層速效養分含量[29-30]。這與本研究結果相似，高梁秸稈還田后，秸稈富含的碳、氮、磷、鉀通過微生物腐解轉化為耕層土壤的有機質及活性氮磷鉀等養分。腐熟劑的施用回加快秸稈腐解，提高秸稈的腐解率，使秸稈富含的養分最大化地釋放到土壤中，補充土壤有機質及速效養分[31]

4結論

在豫南釀酒種植區，高梁秸稈還田配施腐熟劑均能有效加快高粱秸稈的腐解，促進秸稈養分釋放到土壤中，增加耕層土壤有機質及速效養分，促進小麥對養分的吸收利用，最終實現后茬作物小麥產量的提高。綜合上述5種腐熟劑的分析結果表明，在本研究方法前提下，針對高梁一小麥輪作體系下的高粱秸稈，沃寶秸稈專業腐熟劑與好旺農生物菌肥發酵劑效果最佳，對提升土壤肥力及小麥產量效果較好。今后將進一步探究秸稈還田配施腐熟劑對土壤微生物及小麥減肥增效方面的作用。

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